《电路理论》实验指导书电工实验教学基地编华北电力大学二00七年四月前言1．实验总体目标《电路理论》实验是本科生进入专业基础课的第一门实验课程，考虑到这阶段大多数学生的动手能力、实践能力比较欠缺，因此本平台的目标是引导学生从理论思维逐步向实践领域过渡，实验的开设由验证理论、巩固概念，转向以端正学生的科学实验态度、掌握实验技能、提高学生的综合能力及实验经验的积累，最终达到学以致用的目的。

⒉适用专业电气工程及其自动化、电子科学与技术、电子信息、通信工程、测控、热动（集控）、自动化、计算机⒊先修课程高等数学、大学物理、电路理论⒋实验课时分配⒌实验环境实验保证二人一组，每组配备计算机，安装常用仿真软件，多媒体授课。

⒍实验总体要求(1)实验前分好组，认真预习实验报告，预习时要理解实验原理，并对实验内容进行计算，做到心中有数便于对实验数据进行分析和处理。

(2)实验过程中出现短路等异常情况应尽快切断电源。

，(3)实验的原始数据须经指导教师检查并签字，认真完成实验报告并回答思考题。

(4)实验结束后，断电，整理仪器设备、清理桌面卫生、班长每次实验分配三个组的学生打扫实验室。

⒎本实验的重点、难点及教学方法建议(1)仪器仪表的正确使用、实验原理和方法、数据分析和处理。

(2)对于实验故障应尽量学会自己独立思考和排除。

目录实验一、基本电工仪表的使用及测量误差的计算 (4)实验二、电位测定、基尔霍夫定律和叠加原理 (8)实验三、戴维宁定理及应用 (12)实验四、动态电路响应的研究 (16)实验五、三表法测量电路等参数 (20)实验六、RLC串联谐振电路的研究 (24)实验七、互感电路观测 (27)实验八、三相电路电压、电流和功率的测量 (30)实验九、二端口网络 (34)实验十、单相裂相电路的研究 (35)实验十一、RC选频网络特性测试 (39)实验一基本电工仪表的使用及测量误差的计算一、实验目的1. 熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。

2. 掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。

3. 熟悉电工仪表测量误差的计算方法。

二、实验类型验证型实验四、实验台和基本电工仪表的使用1．开启实验台打开电源开关，按启动键。

分别打开电压源和电流源开关。

电流源不可开路，电压源不可短路。

2．使用电压表和电流表电压表必须与被测支路并联，先估计被测电压大小，选择合适档位。

电流表必须与被测支路串联，先估计被测电流大小，选择稍大一档量限。

电压表和电流表有交流直流的区别，不可混用。

3．使用实验模板正确取用实验台所配实验模板。

黑色线条表示模板内部已经有导线连接，虚线部分需要外接。

4．使用连接导线连接导线有直流导线、交流导线、插棒、信号探针、万用表引线等。

5。

正确使用万用表万用表由交流电压表、直流电流表、交流电流表、直流电流表、欧姆表等组成，使用之前，一定要明确被测对象与万用表档位相适应。

不可用电流表去量测电压。

也不可用电压表去量测电流，交直流也不能混淆。

欧姆表使用时必须保证被测对象在无源状态下，每次测量之前都要调零。

五、实验原理1. 为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态，这就要求电压表的内阻为无穷大，电流表的内阻为零，这样的表计称为理想电压表和理想电流表。

而实际使用电工仪表都不能满足上述要求，实际电压表可以认为是理想电压表和一个电阻的并联，实际电流表可以认为是一个理想电流表和一个电阻的串联。

因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。

这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。

只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。

2. 用“分流法”测量电流表的内阻如图1-1所示。

A 为被测内阻(R A )的直流电流 表。

测量时先断开开关S ，调节电流源的输出电流I 使A 表指针满偏转。

然后合上开关S ，并保持I 值不 变，调节电阻箱R B 的阻值，使电流表A 的指示值减半。

此时有I A ＝I S ＝I/2∴ R A ＝R B ∥R 1 图 1-1 可调电流源R 1为固定电阻器，R B 可由电阻箱的刻度盘上读得。

3. 用分压法测量电压表的内阻。

如图1-2所示。

V 为被测内阻(R V )的电压表。

测量时先将开关S 闭合，调节直流稳压电源的 输出电压，使电压表V 的指针为满偏转。

然后 断开开关S ，调节R B 使电压表V 的指示值减半。

此时有：R V ＝R B ＋R 14. 仪表内阻引入的测量误差（通常称之为方法误差， 而仪表本身结构引起的误差称为仪表基 图 1-2 可调稳压源 本误差）的计算。

（1）以图1-3所示电路为例，R 1上的电压为 U R1＝─── 。

R 1＋R 2现用一内阻为R V 的电压表来测量U R1值，当R V 与R 1并联后，R V R 1 R AB ＝───，以此来替代上式中的R 1，则得R V ＋R 1R V R 1 图 1-3────R V ＋R 1 －R 2 1R 2UU'R1＝────── U 。

绝对误差为△U ＝U'R1－U R1＝───────────────R V R 1 R V (R 2 1＋2R 1R 2＋R 22)＋R 1R 2(R 1＋R 2) ───＋R 2 R V ＋R 1U若 R 1＝R 2＝R V ，则得△U ＝－─ 6U'R1－U R1 -U/6相对误差 △U ％＝─────×100％＝──×100％＝－33.3% U R1 U/2由此可见，当电压表的内阻与被则电路的电阻相近时，测得值的误差很大。

（2）伏安法测量电阻原理：测出流过被测电阻R X 的电流I R 及其两端的电压降U R ，则其阻值可由欧姆定律计算得到R X =U R /I R 。

图1-4（a ）、(b)为伏安法测量电阻的两种电路。

设所用电压表和电流表的内阻分别为R V =20K Ω，R A =100Ω，电源U=20V ，假定R X 的实际值v为R=10 K Ω。

现在计算用此两电路测量结果的误差。

(a) (b)图 1-4电路（a ）：)(96.2201020101.020mA R R RR R U I X V XV A R =+⨯+=++=)(73.192010201096.2V R R R R I U X V X V R R =+⨯⨯=+⋅=666.696.273.19===∴R R X I U R （K Ω） 相对误差%4.33%1001010666.6-=⨯-=-=∆R R R a X 电路（b ）:)(98.1101.020mA R R U I X A R =+=+=)(20V U U R == 1.1098.120===∴R R X I U R (K Ω) 相对误差%1%10010101.10=⨯-=∆b 由此例，既可看出仪表内阻对测量结果的影响，而采用正确的测量电路可获得较满意的结果。

六、实验内容1. 根据“分流法”原理测定指针式万用表（MF-47型）直流电流0.5mA 和5mA 档量限的内阻。

线路如图1-1所示。

R B 可选用HE-19中的电阻箱（下同）。

U2. 根据“分压法”原理按图1-2接线，测定指针式万用表直流电压2.5V和10V档量限1R1七、实验注意事项1.实验台上配有实验所需的恒流源，在开启电源开关前，应将恒流源的输出粗调拨到2mA档，输出细调旋钮应调至最小。

按通电源后，再根据需要缓慢调节。

2.当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换时，必须先将其细调旋钮调至最小。

否则输出电流会突增，可能会损坏外接器件。

3. 电压表应与被测电路并联使用，电流表应与被测电路串联使用，并且都要注意极性与量程的合理选择。

4．本实验仅测试指针式仪表的内阻。

R B、R1阻值要尽量接近。

5．恒流源在短路或与电流表串接时才可以调节输出。

电压源在开路或与电压表并联才可以调节。

八、思考题1. 根据实验内容1和2，若已求出0.5mA档和2.5V档的内阻，可否直接计算得出5mA 档和10V档的内阻？2. 用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时，实际读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。

九、实验报告1．预习并在实验前写出预习报告2．实验中根据要求记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。

3. 计算实验内容3的绝对误差与相对误差。

4．必要时，写出实验分析并画图。

5. 思考题的回答或计算。

6. 其他（包括实验的心得、体会及意见等）。

7．下次实验交本次实验的实验报告。

8．实验报告内容要完整，电路及原理正确，图表清晰。

实验二电位测定、基尔霍夫定律和叠加原理一、实验目的1. 用实验证明电路中电位的相对性、电压的绝对性2. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。

3．验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

4．熟练掌握电压表、电流表的使用方法。

5. 学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。

二、实验类型验证型实验四、实验原理1．在一个确定的闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点电位的变动而改变。

据此性质，我们可用一只电压表来测量出电路中各点相对于参考点的电位及任意两点间的电压。

电位图是一种平面坐标一、四两象限内的折线图。

其纵坐标为电位值，横坐标为各被测点。

要制作某一电路的电位图，先以一定的顺序对电路中各被测点编号。

以图2-1的电路为例，如图中的A～F, 并在坐标横轴上按顺序，均匀间隔标上A、B、C、D、E、F、A。

再根据测得的各点电位值，在各点所在的垂直线上描点。

用直线依次连接相邻两个电位点，即得该电路的电位图。

在电位图中，任意两个被测点的纵坐标值之差即为该两点之间的电压值。

在电路中电位参考点可任意选定。

对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点电位变化的规律却是一样的。

2．基尔霍夫定律是电路的基本定律。

测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。

即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI＝0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。

运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。

3．叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。

五、实验内容及要求1．电位研究利用HE-12实验箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图2-1接线。